有无冷却水冲洗对热水泵口环变形的影响分析

口环间隙对离心泵的性能有着重要的影响,不仅产生了容积损失,还改变了离心泵的内部流动结构,从而对轴向力和径向力产生重要的影响,所以口环间隙的选择很重要。在高温热水泵使用过程中,介质的高温对泵的结构有着重要的影响,材料的特性会随着材料温度的变化而发生相应的变化,经常出现泵口环的热变形磨损,甚至造成转子部件的咬死,导致开车失败,严重影响着高温热水泵运行的可靠性。通过对TEG200-400型的热水循环泵进行热固耦合分析,研究在输送200℃热水时,有无冷却水冲洗对热水循环泵口环变形的影响情况,为口环间隙的选择提供了一定的基础。     

百万千瓦级超超临界火电机组锅炉给水泵转子动力学分析

锅炉给水泵是火电机组中的关键设备,本文针对某1000 MW级超超临界火电机组锅炉给水泵开展了干湿模态的转子动力学分析。湿模态转子动力学分析综合考虑了滑动轴承动力特性、各口环密封动力特性的影响,并研究了口环磨损对口环密封动力特性及对给水泵转子动力学特性的影响。研究结果表明:在所有预定工况,转子系统临界转速及危险位置振动响应均满足要求,处于规定范围内,系统具有足够的安全裕度,符合API610对BB5型泵的要求。口环磨损导致的口环间隙增大会降低口环密封给系统提供的刚度,这会导致转子系统临界转速发生一定程度的减小。但该泵的临界转速和振动响应均有足够裕量,在口环可能发生的磨损范围内,泵的转子动力学特性均满足API610要求。     

叶顶间隙对离心泵气液两相流特性的影响

为研究叶顶间隙对离心泵气液两相流特性的影响，以比转速为33的半开式叶轮离心泵为研究对象，设计了四种叶顶间隙值(0.3 mm、0.5 mm、0.7 mm、1 mm)的模型泵，采用Eulerian模型对各间隙值模型泵进行了不同进口含气率(IGVF)不同流量工况下气液两相流动进行了数值计算，得到了不同IGVF下各模型泵的外特性曲线，并分析了叶顶间隙变化对模型泵外特性及其内部流场影响规律。结果表明：当IGVF≤5%时，气相在泵内的聚集程度较低，叶顶间隙泄漏流动是影响模型泵性能的主要原因，模型泵的性能随间隙值的增大而减小，0.3 mm间隙值为最佳间隙值；当IGVF=12%时，气相在泵内高度聚集，导致叶轮内部流动极为紊乱，湍动能的分布范围和强度也逐渐增强，由此造成的能量损失是导致模型泵性能下降的主要因素，其中0.5 mm间隙值模型泵的湍动能分布和强度最小，此时模型泵的性能达到最佳。     

径向间隙及叶片型线对液环泵性能影响的分析

采用欧拉气液两相流动模型对液环真空泵内部三维非稳态气液两相流动进行数值模拟,通过数值模拟研究叶轮与壳体间的径向间隙及叶片型线对液环泵性能的影响,分析了液环泵内液相能量转换的规律,分析了前弯、后弯及直叶片不同叶片型线液环泵性能曲线,分析了叶轮径向间隙对液环泵性能的影响。数值模拟结果表明后弯叶片、径向直叶片和前弯叶片下液环泵的极限真空度和最大流量依次递增;随着叶轮径向间隙的减小,液环泵的极限真空度和最大流量逐渐增大。为液环泵的性能优化研究提供了理论依据。     

离心油泵叶轮口环间隙对性能的影响

口环间隙对离心油泵性能影响目前尚是研究的空白。首先，分别采用仅增加前口环间隙，仅增加后口环间隙和同时增加前后口环间隙等三种方式扩大口环间隙，然后测量此比转速为47的离心油泵分别输水和油时的性能，最后，分析性能曲线、最优工况参数和其相对变化率、水力效率、容积效率、机械效率等参数随间隙和粘度的变化情况。研究表明，口环间隙由0．25mm增加到0．85mm时，最优工况流量相对变化率为-6％～ 5％，扬程为-10％～ 6％，轴功率为 2％～ 8％，效率为-19％～ 2％。前口环间隙对离心油泵性能的影响比后口环大。口环间隙对性能的影响随粘度的增加而逐渐减弱。口环间隙增加引起的水力效率下降很小、容积效率下降较大和机械效率升高较大。若后者不足以补偿前两者的下降，则泵效率下降；反之，泵效率升高。     

双螺杆多相混输泵转子变形的理论研究

双螺杆混输泵在输送高含气率介质时,泵内温升对泵内转子间隙造成影响,进而影响泵的容积效率,在极端情况下,甚至会造成转子卡死以及混输泵的损坏。本文建立转子模型对高含气率下双螺杆混输泵转子的热变形和力变形规律进行研究,结果表明转子的热变形是转子变形的主要因素,螺杆转子的变形量会随着介质含气率的增加而增加,当含气率大于90%后,变形量显著增大,当含气率为99%时,径向最大变形量发生在出口端面的齿顶,轴向最大变形量发生在螺杆转子的吸入口侧轴的右端面上。通过分析变形对各间隙的影响后发现,齿根间隙变化最大,其次是齿顶间隙,而齿侧间隙几乎不发生变化。     

高温熔盐泵中分流叶片对结构动力特性的影响

为研究分流叶片对高温熔盐泵结构动力特性的影响规律,以IS50-32-160型低比转数高温熔盐泵为研究对象。对有/无分流叶片方案不同工作温度、不同工况下的泵转子进行基于ANSYS Workbench的数值计算,分析了泵内部的应力、变形和模态分布规律。研究结果表明:添加分流叶片后,叶轮的等效应力明显减小,说明分流叶片能够有效提高叶轮的承载能力;分流叶片使得转子的变形情况也得到一定的改善,从而降低了叶轮变形对内部流场的影响,且叶轮内的变形分布变得更均匀,从而可减轻泵转子的振动;同时,不同工作温度对泵转子的固有频率及各阶振型影响均不大。     

间隙对管道输油泵流动特性的影响

为优化某型号输油泵的结构,提高输油性能,研究了转子与泵体之间的径向间隙(以下简称:间隙)对泵流动特性的影响。采用ICEM软件对输油泵内流场进行建模与网格划分,应用计算流体动力学软件Fluent对输油泵在6种间隙及3种转速工况下的内流场进行数值模拟计算,得到了不同转速下出口流量和出口压力随间隙的变化曲线,对比分析了不同间隙下输油泵内流场的流动速度分布。研究结果表明:间隙为0.3 mm工况下,可获得较大的输出流量和出口压力,但出油口上部容易产生回流现象;间隙为0.4 mm工况下,可获得较大的输出流量,并且出油口流速呈现中心高、两侧依次减小的状态,然而,出口压力相对前者减小了32.01%(额定转速360 r/min工况下)。     

输送清水时口环间隙对离心油泵性能的影响

以油田和炼油厂常用的65Y60型离心油泵为研究对象,在分别改变叶轮前、后口环,并同时改变前、后口环间隙的条件下,研究了离心油泵输送清水时口环间隙变化对泵性能的影响。研究结果表明,口环间隙的改变对离心油泵的性能有较大影响,其中前口环对性能的影响比后口环的影响要大。口环间隙的改变对离心油泵最优工况参数也有影响,流量改变一般在2m3/h之内,扬程下降最多可达6m,效率下降可达8%。     

双吸离心泵转子动态变形计算分析

以单级双吸离心泵为研究对象,分析计算叶轮口环间隙处的压降、主轴上的作用力、变形及其影响。与传统设计法的不同在于充分考虑了双吸离心泵蜗壳造成的轴向力,为防止水泵运行过程中因主轴挠度过大而发生叶轮口环磨损或口环咬死现象,在兼顾叶轮口环间隙和泵效率的情形下,在泵填料腔前设置水导轴承,并通过主轴挠度和临界转速计算,分析水泵运行状态和可靠性。     

单作用滑片泵内部流动特性数值研究

为了揭示偏心距对单作用滑片泵水力性能的影响规律,建立6种不同偏心距的泵模型进行研究,并对偏心距10 mm工况下3种封闭角进行分析。基于动网格技术和RNG k-ε湍流模型,对滑片泵进行三维非定常计算。研究表明：偏心距对滑片泵水力性能影响较大,随着偏心距由6 mm增大至11 mm,泵出口平均流量呈上升趋势,但其容积效率逐渐下降,偏心距为9 mm时滑片泵容积效率与流量较高;随着偏心距增大,转子所受径向激励力也随之增大,其中偏心距对转子径向激励力y方向分量影响较为明显,随着偏心距增大,其脉动曲线形状发生变化;封闭角为10°时,泵腔与吸油窗口相连前两者压力差较低,对进口处回流抑制较明显。     

密封口环间隙对核主泵CAP1400瞬态特性的影响

核主泵密封口环间隙泄漏流会与过流部件主流流道形成交互作用,进而影响核主泵内部载荷,带来不稳定的瞬态流动,给核主泵的安全可靠性带来致命的威胁。为此本文利用RNG k-ε湍流模型来数值求解CAP1400核主泵三维内部流场,并分析密封口环间隙对内部非定常流动特性的影响,该数值方法得到了试验验证。研究结果表明:密封口环间隙流会很大程度上影响核主泵动叶与导叶之间的压力脉动干涉,还会通过叶轮上盖板腔室反馈到叶轮进口,并且增大相应频域上的压力脉动幅值,其最大增幅可达到74.5左右,同时还会导致叶轮叶片径向载荷发生周期性突变,影响核主泵的安全可靠性。     

采用机械密封提高低比速泵效率的试验研究

为了提高低比速泵的效率,对一台8Dy-100单级流程泵进行了一系列试验。试验研究表明:影响低比速泵效率的主要因素是圆盘摩擦损失。为此,把叶轮前口环间隙密封改为机械密封,泵总效率提高1.8%;把叶轮后口环间隙密封改为机械密封,泵总效率提高2.8%。把后口环改为机械密封,除了基本上消除泄漏和消除了口环以下后轮盘摩擦损失,提高泵效率外,还能够平衡轴向力、取消轴封装置。     

考虑间隙影响的涡旋压缩机转子系统动态特性研究

针对运动副间隙对涡旋压缩机传动系统运行特性的影响问题,基于非线性弹簧阻尼模型和库仑摩擦力模型建立其运动副间隙接触碰撞模型,运用多体动力学理论分析不同间隙条件下曲柄销受力及驱动轴承角加速度等的变化规律,使用有限元方法进一步分析转子系统在不同角加速度激励下的瞬态动力响应。结果表明:间隙对转子系统的位移、角速度、角加速度的影响程度依次增加,并随着间隙的增大呈现高幅值低频率的现象;曲轴所受应力随间隙的增加而增大,曲柄销与驱动轴承的接触刚度随着间隙的增大而减小,使曲轴临界转速降低,增加了转子发生共振的危险。     

屏蔽套形变对环形间隙轴向流阻的影响研究

针对核主泵屏蔽电机中内冷回路上下支路流量分配的预测问题,研究了屏蔽电机定子屏蔽套变形规律及其对间隙环流轴向流阻的影响规律。采用有限元方法计算了内冷介质高压作用下定子屏蔽套轮廓的圆角沟槽状变形特征,并进行了实验验证。采用计算流体动力学方法研究了界面非圆轮廓形变对间隙流场的影响,通过变参数分析与数学拟合,建立了核主泵屏蔽电机定子屏蔽套形变后的间隙环流轴向流动阻力系数修正模型。该模型的计算结果表明,在屏蔽式核主泵的额定工作状态,驱动电机定子界面轮廓相较于理想状态存在11%的变形,这种变形会导致电机定转子间隙流动轴向沿程压降值下降到无形变间隙的83%左右。     

透平式能量回收一体机水润滑转子稳定性研究

为了保障膜法海水淡化系统中透平式能量回收一体机的稳定运行,对一体机水润滑转子的稳定性展开研究。基于流体动压滑动轴承理论,同时考虑水润滑轴承和口环间隙水膜的流体动压润滑效应,在MATLAB平台上利用有限差分法、扰动增量法求解雷诺方程,得到水润滑滑动轴承及口环的动力特性系数,并对水润滑转子系统的动力学特征方程进行求解,进而判别转子系统的稳定性,研究了临界状态下系统转速与质量的关系。结果表明：口环间隙水膜的承载力在转子稳定性分析中不可忽略,否则将产生较大误差;考虑口环产生的动压润滑效应后,滑动轴承处水膜压力约减小40%,系统动力特性系数增加,系统的临界转速相较仅考虑滑动轴承时提升了3 000 r/min,临界质量提升了8.4%;滑动轴承的主刚度系数与交叉阻尼系数受转速的影响明显高于口环处。研究结果为提高海水淡化一体机水润滑转子系统的可靠性提供了参考。     

双螺杆液体泵双头全光滑螺杆的流场特性研究

针对双螺杆液体泵的内部流场比较复杂,建立双螺杆液体泵的三维模型,采用三维结构化网格对模型进行网格划分,加密啮合间隙处的网格,从而准确、清晰地反应泵内流场的流动特性和流场分布规律。研究结果表明:双螺杆液体泵内压力呈阶梯状分布,转子啮合间隙处高低压交替分布;螺杆转子之间的法向间隙处存在Z轴泄漏速度的最大值,是主要的泄漏位置。研究结果为优化螺杆转子的设计提供依据。     

煤矿井下排水系统离心泵叶轮口环间隙的优化研究

采用RNG k-ε湍流模型对不同口环间隙情况下的离心泵工作性能进行了分析,结果表明:叶轮的口环间隙能够对离心泵内流程的流态产生显著的影响,口环间隙越大其在工作时的泄露量越大,离心泵的工作效率越低,经济性越差。该研究结果可为优化离心泵的结构提供参考。     

诱导轮和离心泵叶轮内部空化流动数值分析

为了提高诱导轮离心泵的空化性能和运行稳定性,阐明诱导轮和离心泵叶轮几何参数对空化性能的影响规律,基于空泡可压缩性影响修正的RNG k-ε模型和改进的空化模型,对诱导轮和离心泵叶轮内部流场进行空化数值计算。数值结果表明:在小流量工况和额定工况下,空化性能曲线基本一致;在大流量工况下,空化特性曲线波动相对比较严重,空化性能较差。额定流量下泵蜗壳水力损失最小,小流量工况下蜗壳水力损失最大。临界汽蚀余量时,蜗壳水力损失突升。无空化条件下,随着前口环间隙值的增大,诱导轮扬程、效率和前口环间隙泄漏量增大,泵和叶轮的扬程、效率值降低,泵的空化特性曲线的稳定性变差,使诱导轮叶片出口液流角发生偏转,导致诱导轮和离心泵叶轮内部产生周期性的交变空化流。     

柴油机活塞环结构对机油消耗影响研究

以某柴油机活塞环组为研究对象,通过建立活塞环组的机油消耗计算模型,研究并总结了不同活塞环闭口间隙、环高、径向厚度对机油消耗的影响规律,最后经过机油耗试验对计算结果进行了验证。结果表明:在一环和油环闭口间隙一定的情况下,适当增大二环闭口间隙对降低机油耗有利;适当减小活塞环的环高和径向厚度都能减少机油消耗。本文可为类似活塞环设计和结构优化提供一定的理论依据和实践指导。